Le LHC nouvelle génération devient réalité dans le grand hall de test des aimants du CERN. L’assemblage du banc d’essai du LHC à haute luminosité entre en effet dans sa phase finale. Tous les éléments sont en place et les équipes s’affairent à les raccorder entre eux.
Cette ligne de 95 mètres de long est la réplique des nouveaux segments qui seront installés de part et d’autre des expériences ATLAS et CMS. Le LHC à haute luminosité produira une luminosité intégrée dix fois plus élevée que celle du LHC, soit dix fois plus de collisions au cours de la période d’exploitation.
Plus de collisions signifie des faisceaux plus denses, d’où la nécessité de fabriquer des aimants capables de générer des champs magnétiques encore plus élevés, afin de resserrer plus fortement les faisceaux avant leur croisement au cœur des expériences. Les nouveaux aimants quadripôles, dits « triplets internes », sont formés de bobines supraconductrices en niobium-étain, permettant de générer des champs magnétiques jusqu’à 11,3 teslas, contre 8,3 teslas avec les « triplets internes » actuels du LHC en niobium-titane. C’est la première fois que de tels aimants seront utilisés dans un accélérateur.
Six aimants quadripôles en niobium-étain, regroupés dans quatre cryostats, équipent le banc d’essai dénommé chaîne de test des triplets internes (« Inner Triplet String » ou « IT String »). Ils sont groupés avec des aimants correcteurs et un aimant dipôle chargé de réunir les faisceaux dans un même tube afin de les faire entrer en collision au cœur des détecteurs. Tous ces aimants en provenance du CERN et d’instituts de la collaboration internationale ont été testés individuellement avant de prendre place dans le banc d’essai.
Pesant de 10 à 18 tonnes, ils ont été précisément positionnés au terme de manœuvres délicates, réalisées avec une panoplie d’engins de manutention. Ils ont intégré l’infrastructure installée l’an passé, dotée d’une ligne de refroidissement cryogénique permettant de les maintenir à – 271°C (1,9 K), pour qu’ils fonctionnent à l’état supraconducteur, et d’une très innovante ligne d’alimentation électrique.
« L’objectif de ce banc d’essai est de tester le comportement collectif des circuits en conditions réelles, explique Marta Bajko, responsable du projet IT String. Il nous permet d’ajuster les procédures pour l’installation des composants et leur future mise en service dans le LHC durant le troisième long arrêt technique. »
Plusieurs équipes interviennent, parfois en parallèle, afin de raccorder et de contrôler les multiples alimentations électriques, les systèmes de vide d’isolation, de refroidissement cryogénique ou encore l’instrumentation. « Cela leur permet de s’entraîner, d’acquérir de l’expérience dans un environnement maîtrisé, avant l’installation dans le tunnel », poursuit Marta Bajko.
Le raccordement électrique des aimants, qui sont alimentés par un système d’alimentation froid transportant une intensité totale de plus de 100 000 ampères est un exemple illustrant la complexité des opérations. Leur interconnexion nécessite de réaliser environ 70 jonctions avec une technique spécifique de brasure pour assurer la continuité des circuits électriques supraconducteurs. Ces travaux d’interconnexions sont suivis d’une série de contrôles. Puis les tubes sont soudés, l’étanchéité de ces circuits étant ensuite vérifiée par les experts des techniques de vide.
D’autres innovations sont testées sur ce banc d’essai, comme le système d’alignement à distance qui permet d’ajuster le positionnement des aimants au dixième de millimètre sur les 95 mètres de la ligne.
L’installation et la validation se poursuivra jusqu’à l’automne. Le refroidissement de la ligne à – 271°C (1,9 K), avec de l’hélium superfluide, débutera alors, l’objectif étant de commencer à alimenter les aimants en courant électrique à la fin de l’année.